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深入探索Matter协议：开发Matter智能家居设备

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随着家居智能化程度的提高，智能家居设备之间相互连接的网络虽然提升了家庭便利性，但也变得越来越复杂，难以管理。将亚马逊Alexa、Ring门铃、谷歌Nest Hub和苹果HomeKit等各种设备连接起来，并确保这些不同设备和操作系统能够良好地协同工作，鉴于智能家居领域存在众多相互竞争的标准，这是一项颇具挑战的任务。然而，新的Matter协议鼓励设备和平台之间的互操作性，让我们的家居以一种未来主义、智能的方式协同运作。

本文将深入探讨Matter协议，阐述为什么需要这一新标准，以及构建Matter设备的基本步骤。

什么是Matter？为什么它很重要？

Matter是一种应用层协议，专注于物联网（IoT）设备的互操作性。Matter规范在不同制造商的物联网设备之间建立连接，并支持由多个智能家居生态系统管理的物联网设备。

起源与发展

Matter最初称为Project CHIP（Connected Home over IP，基于IP的互联家庭），由亚马逊、苹果、谷歌和三星等科技巨头和智能家居平台公司支持。Matter于2019年推出，现由连接标准联盟（CSA，前身为Zigbee联盟）维护，其目标是“在更多物体之间建立更多连接，简化制造商的开发流程，并提高消费者的兼容性”。

核心目标

本质上，Matter希望制造商开发能够同时在多个生态系统中运行的Matter认证设备。这种方法对双方都有利：

  • 物联网设备制造商：遵循一套统一的标准进行开发和测试，简化开发流程并扩大市场覆盖范围。
  • 智能家居产品用户：通过允许不同制造商的设备轻松通信，Matter提供了关于选择、灵活性和跨品牌兼容性的用户友好体验。

Matter的必要性

在了解了Matter智能家居标准的一些背景后，我们可以更好地理解为什么Matter在我们的数字世界中是必要的。

为什么需要Matter？

智能家居领域的解决方案——从智能音箱、家电、可穿戴设备到照明、安全、气候控制以及能源和水资源控制——呈现出碎片化状态，目前不同生态系统之间缺乏互操作性。多个生态系统无法控制设备——用户必须选择一个，这常常导致令人沮丧的体验。开发者必须为所有支持的生态系统实施多个不同的软件栈，这是一项耗时的任务。

Matter围绕智能家居设备应安全、可靠和无缝连接的共同信念构建，解锁了简便性、互操作性、可靠性和安全性。接下来，我们来看看如何构建一个Matter设备。

构建Matter设备的步骤

连接标准联盟或GitHub提供了用于构建Matter连接设备的开源软件。您只需要了解您的设备如何操作。本节将从Linux的角度介绍如何入门。
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构建Matter设备的步骤

步骤1：在主机上安装前提条件

sudo apt-get install git gcc g++ pkg-config libssl-dev libdbus-1-dev libglib2.0-dev libavahi-client-dev ninja-build python3-venv python3-dev python3-pip unzip libgirepository1.0-dev libcairo2-dev libreadline-dev libsdl2-dev

步骤2：获取Matter仓库

git clone --recurse-submodules git@github.com:project-chip/connectedhomeip.git

Matter支持使用GN配置构建，GN是一个快速且可扩展的元构建系统，为ninja生成输入。运行以下命令以为主机平台构建所有源代码、库和测试：

source scripts/bootstrap.sh
source scripts/activate.sh
gn gen out/host
ninja -C out/host

步骤3：从与您的设备操作相似的Matter示例设备开始

许多物联网提供商已采用Matter，并为其提供了新标准的SDK。大多数都在CSA源代码的基础上使用了一个框架，或者获取了CSA代码并进行了修改。以下是几个例子：

  • Nordic Semiconductor：nRF Connect SDK
  • Espressif：Matter SDK
  • NXP Semiconductors：Matter SDK

请参阅https://github.com/project-chip/connectedhomeip/tree/master/examples获取设备示例。

步骤4：构建您的设备交互模型

使用上述示例中指定的集群和/或集群规范来构建此模型。

步骤5：构建Chip工具

创建一个chip工具作为Matter控制器和安全证书提供者，使您可以配置Matter设备，并使用编码数据模型操作（如集群命令）的Matter消息与设备进行通信。chip工具还可以执行发现操作。

步骤6：创建自定义集群

虽然可以创建自定义集群，但该集群只能在您的设备和期望该集群的自定义Matter控制器之间工作。为了实现互操作性，集群需要在集群规范中发布，这只有在您的组织至少是CSA的采用级成员时才会发生。

掌握了创建集成到Matter生态系统中的设备所需的实际见解和知识后，您可以利用Matter的简便性、互操作性、可靠性和安全性。

实现Matter协议的承诺

通过使设备制造商更容易构建与智能家居和语音服务兼容的连接设备，Matter让开发者、消费者和零售商都受益。开发者可以专注于开发创新产品并加速上市路径，零售商享受简化的购买过程，消费者可以从他们喜爱的更广泛品牌中选择，享受安全、无缝连接的家庭带来的舒适体验。

如果您需要帮助构建Matter设备，请联系我们的智能家居产品开发专家，以实现可靠、安全连接的承诺！

请查看本系列的第二部分，重点介绍Matter协议的工作原理。